[发明专利]一种海藻酸钠/明胶包覆纳米零价铁去除水中偶氮染料的方法

说明书

本发明涉及一种海藻酸钠/明胶包覆纳米零价铁去除水中偶氮染料的方法，其是海藻酸钠/明胶为主要原料，CaCl₂为交联剂，对纳米零价铁进行协同固定化，研究表明，该纳米零价铁具有很高的稳定性，可以稳定6个月以上。并对偶氮染料活性艳红X‑3B去除效果进行研究，发现具有非常好的去除效果，可以达到99.6％以上。本发明制备的固定化纳米零价铁具有绿色环保、安全无毒，具有较高的反应活性和稳定性，对偶氮染料活性艳红X‑3B具有非常好的去除效果。

技术领域

本发明涉及一种海藻酸钠/明胶包覆纳米零价铁水处理剂去除水中偶氮染料活性艳红X-3B的方法，属于废水处理领域。

背景技术

印染行业中，偶氮类染料的应用非常广泛，其使用量占目前整个染料总量的70％以上，而偶氮染料废水具有水量大、色度高、所含污染物多有“三致”性，且其废水化学性质稳定，BOD/COD值比较低，可生化性较差，因此目前该类废水已成为公认的难降解废水之一。如何有效地去除水体中的偶氮染料，已经受到社会的广泛关注。

纳米零价铁作为一种环境污染修复的新型材料，具有较高的比表面积(33.5m²/g，普通铁粉0.9m²/g)及优良的表面吸附和化学反应活性，可对环境中卤代烃、多氯联苯(PCB)、有机氯农药、杀虫剂、染料、重金属离子、硝酸盐、铬酸盐及砷酸盐等多种污染物进行还原修复，并可减少毒性副产物的生成。因此，该技术在环境污染物治理中具有广阔的应用前景。

但新鲜制备的纳米零价铁不稳定，在环境中易氧化、易团聚，且纳米零价铁颗粒表面为亲水性，因此影响其去除疏水性污染物的反应活性，也限制了纳米零价铁在环境污染物联合去除中的实际应用。面对当前越来越复杂的环境污染现状，针对纳米零价铁以上不足，国内外学者采用沸石、硅胶、树脂、活性炭等材料负载纳米零价铁，利用淀粉、羧甲基纤维素钠、壳聚糖、聚丙烯酸等表面活性剂对纳米零价铁进行改性，改善了纳米铁的分散性和迁移性，并提高了纳米铁的稳定性和反应活性。

海藻酸钠(SA)是一种天然高分子多糖化合物，安全无毒，具有成本低、可生物降解等优势，被广泛应用于食品、药学及生物技术领域，主要对易氧化、易失活等成分进行稳定和固定化。但单一海藻酸钠包覆菌或酶时，存在结构相对疏松、易碎、容易泄露等问题，加入明胶(Gel)协同固定化，可改善聚合物凝胶球的结构，拓宽其应用领域。

本发明以环境友好型材料海藻酸钠、明胶为主要壁材对纳米零价铁进行包覆，并将包覆后的纳米零价铁应用于水中偶氮染料活性艳红X-3B的去除，可改善纳米铁材料的稳定性，提高其实际应用价值。

发明内容

本发明用安全无毒的海藻酸钠和明胶对新鲜制备的纳米零价铁进行包覆改性，得到可稳定保存的包覆型纳米零价铁颗粒，并作为水处理剂去除水中活性艳红X-3B偶氮染料污染物。

技术方案

制备海藻酸钠/明胶协同固定化纳米零价铁的方法及其应用，所述的纳米零价铁固定化工艺是以海藻酸钠(SA)、明胶(Gel)为原料，CaCl₂为交联剂，对纳米零价铁进行协同固定化；

各原料浓度为：海藻酸钠1.5％～2.0％，明胶0.5％～1.5％，CaCl₂3.0％～6.0％，纳米零价铁20～80mg；

制备步骤为：将海藻酸钠与明胶于50～65℃水浴中搅拌溶解，超声脱泡10～20min后，得到海藻酸钠/明胶混合溶液；氮气保护条件下，将新鲜制备的纳米Fe⁰颗粒与海藻酸钠/明胶溶液混合；超声分散10～20min后，得到纳米Fe⁰与海藻酸钠/明胶共混物；以滴管或经蠕动泵逐滴将共混物加入到CaCl₂溶液中，磁力搅拌条件下交联反应30～60min，得到黑色SA/Gel包覆纳米零价铁凝胶球。